城市轨道交通车辆空调系统研究

城市轨道交通车辆空调系统研究

摘要：本文以大连快轨空调系统作为研究对象，分析两种不同结构形式空调系统的特点，并提出未来我国城市轨道交通车辆空调系统发展的方向。

关键词：出风方式；空调系统

1 城轨车辆空调系统的结构形式

城轨车辆空调系统主要由单元式空调机组、风道、送风格栅、司机室送风单元及控制装置等组成。一般来讲城市轨道交通车辆的空调系统是在车顶两端设置2台单元式空调机组，通过车顶风道及风口向车内送风。根据空调机组的出风方式，一般可分为下出风和侧出风两种形式。

1.1 下出风空调系统

根据车辆的总体布置，空调机组采用下出风方式，同时将回风口沿车长方向布置在车辆长度1/4处。以大连市3号线后续工程不锈钢车辆为例，其空调系统结构如图1-1所示。

在车顶两端设2台单元式空调机组，每台机组有6个安装座，通过6个减振器固定在车顶凹处的平台上，并加设防护罩（侧罩板）以防灰尘和雨水。机组下面有出风口两处，回风口一处，其周围均设防风防雨密封胶条、胶垫与车体密封。

风道系统送风经连接风道分为左、右两路，进入主风道。主风道采用均匀静压送风，以保证出风口送风的均匀性。空调机组送出的风进入车内主风道，并沿主风道在推进过程中进入静压箱，进行静压平衡调节，使沿车长方向的空气在静压箱中静压相等，并形成一定的静压值，空气通过静压箱上的开口将静压转换成一定的动压喷射出去。从相邻的空调机组主风道引支风管进入司机室送风机，经过风口调节后向司机室送风。主风道分前、中、后3部分贯通全车。主风道材质为2inin铝板，外贴10inin厚隔热吸声材料，通过法兰相互连接。空调机组下面两出风口之间为回风口。空调机组回风口通过回风道与车顶的回风口组成通路。

采用这种下出风送风方式有以下优点：

（1）相对于侧出风空调的外露软风道连接，避免了外露软风道由于车体同空调机组振动频率不同而导致相对振

动及早期破损、老化，导致连接处密封损坏出现漏雨等问题。

（2）送风分为4路，有利于降低风机压头，同时降低噪声。

（3）有利于向司机室内送风。

（4）风量分配更均匀，气流组织更合理，同时可以实现风道对称布置。

1.2 侧出风空调系统

以大连市3号线不锈钢车辆为例，介绍其空调系统结构，

如图1-2所示。

在车顶两端设2台单元式空调机组，每台机组靠6个安装座及6个减振器固定于车顶凹处的平台上。其两侧面均加防护罩板以遮尘土及雨水。机组端部为回风口和出风口。

空调机组端面有左、右两处出风口。送风经外露软风道进入三通风道，空气在三通风道内分成3路，路进入车体中部主风道，另两路左右回转180。后再经软风道进入空调下

两侧车体端部的风道（分一、二位左右共4组）。中部主风

道采用均匀静压送风风道，风道材质为2inin铝板，外贴10inin 厚隔热吸声材料，全部用法兰相互连接构成送风系统，中部主风道下面开有顺长风口，通过密封座与车内饰带送风口相通，并用发泡海绵橡胶密封，防止串风。空调下两侧车体端部的风道采用玻璃钢材质，分段通过支风道向空调下部送风，整个空调机组下部作为回风区，通过送风的支风道之间空隙作为回风口，通过空调机组出风口端部的回风口回风。

采用这种侧出风送风方式有以下优点：

（1）相对于下出风式空调，没有顶棚中部的回风口，只有两条风栅，客室内部比较整洁和美观。

（2）由于采用空调机组端部出风、回风，相对下出风空调整个空调机组安装位置降低，可以同车体同断面，因此，整个车辆外观比较简洁、美观。

相对缺点如下：

（1）由于采用外露软风道连接，车体同空调机组振动频率不同而容易导致相对振动及早期破损、老化，导致连接处密封损坏出现漏雨等问题。

（2）中部主风道长，压头损失大，风量分配不均匀，气流组织不尽合理。

空调机组下部通过两侧支风道送风，压头损失大，出风量不足。同时该部位又是回风区，通过送风的支风道之间空隙作为回风口，回风量不足，回风阻力大，相对噪音大，结构复杂。

2 城轨车辆空调系统的发展方向

2.1 现有城市轨道车辆空调器现状

目前，我国采用的轨道车辆空调类型是传统的单冷型，只作为制冷机，有些空调机组安装有电加热器，功率很小（9～12kW），仅仅作为预热；分离式，独立的空调机组和控制柜；定速型，电源采用辅助逆变器直供型。

单冷型设计使空调机组的利用率降低，空调机组的效能和功能没有全部利用起来，造成浪费；分离的控制柜占用车辆内部空间，而且与空调机组间的线路连接复杂、繁多，不方便空调机组的安装、维护、检修等；定速压缩机启动时电流冲击大，要求辅助逆变电源容量大，车厢冷热负荷变化大，制冷能力不能迅速调节，使客室内温度不均匀。

2.2 空调系统发展的方向

变频技术历经近3O年的发展，已经日趋成熟，工业变频器已经成为各行各业的必备产品。变频技术飞速发展带来的契机，使变频空调以其固有的节能、高效、舒适、提升低温供热能力、可靠等特点，必将成为城轨车辆空调机发展的方向。